WC粒度对超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层性能的影响

摘要

本文采用新型团聚高温快速烧结法制备了四种不同WC粒度的WC-10Co-4Cr喷涂粉末，并用HVOF技术在45＃钢基体上制备涂层;通过对涂层的显微组织、物理性能、耐磨损性能及耐腐蚀性能的检测分析，重点研究了WC粒度对涂层耐磨损和耐腐蚀性能的影响规律和作用机理。研究结果表明:
　　(1) WC-10Co-4Cr涂层均由WC、Co和W2C相组成，W2C是由WC在喷涂过程中氧化脱碳生成的，且WC粒度越小，比表面积越大，C向Co相内的扩散速度越快，与Co相中的O反应加快，加剧了WC的氧化脱碳反应。
　　(2)随着WC粒度的减小，涂层中易形成层状结构，且层与层之间的结合强度变差，孔隙和裂纹主要分布于层状结构间;而当WC粒度增大时，则难以形成层状结构，涂层中的孔隙主要分布于WC颗粒与Co相的界面处。两种不同粒度WC混合而成的双峰涂层的孔隙率较低，显微硬度较高。
　　(3) WC粒度对涂层耐磨损性能的影响规律呈抛物线形式，即WC粒度较小时，虽然其对Co相的阴影保护作用较强，但钉扎深度浅，易脱落，耐磨性能差;而当WC粒度过大时，WC间距较大，对Co相保护作用过弱，Co相易被磨削，无法有效夹持WC颗粒，致使WC颗粒脱落，涂层耐磨性能降低。
　　(4) WC-10Co-4Cr涂层的电化学腐蚀机理是WC和Co间发生电偶腐蚀，低电位的粘结相Co优先腐蚀，腐蚀到一定程度后，WC颗粒脱落，出现凹坑及点蚀现象。含两种不同WC粒度的双峰涂层孔隙率较低，耐腐蚀性能较好。其中，含有15％的0.5～0.6μm WC和70％1～2μm WC的涂层耐电化学腐蚀性能最佳。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 HVOF技术

1．2．1 HVOF的原理及其特点

1．2．2 HVOF喷涂涂层的形成及结合机理

1．2．3 HVOF涂层的应用

1．3 HVOF用WC-Co-Cr粉末

1．3．1 WC-Co-Cr粉末

1．3．2 WC-Co-Cr粉末的制备方法及研究进展

1．4 HVOF喷涂WC-Co-Cr涂层性能的影响因素

1．4．1 涂层结构对WC-Co-Cr涂层性能的影响

1．4．2 粉末特性对WC-Co-Cr涂层性能的影响

1．4．3 HVOF工艺对WC-Co-Cr涂层性能的影响

1．5 磨损与腐蚀理论的研究

1．5．1 磨损研究

1．5．2 腐蚀研究

1．6 选题意义及研究内容

2 试验与研究方案

2．1 试验技术路线

2．2 试样制备

2．2．1 原料选择与组分配比

2．2．2 粉末制备工艺

2．2．3 涂层的制备工艺

2．3 性能检测方法

2．3．1 粉末及涂层的显微形貌及物相表征

2．3．2 涂层的显微硬度测试

2．3．3 涂层的摩擦磨损测试

2．3．4 涂层的电化学性能测试

2．3．5 涂层的盐雾试验

3 WC粒度对喷涂粉末及涂层性能的影响

3．1 喷涂粉末的显微形貌

3．2 喷涂粉末及涂层的物相分析

3．3 涂层的微观组织结构

3．4 涂层的孔隙率与显微硬度

3．5 涂层的摩擦磨损性能

3．5．1 涂层摩擦磨损行为

3．5．2 WC粒度对涂层的磨损性能及机理的影响

3．6 本章小结

4 WC粒度对涂层耐腐蚀性能的影响

4．1 电化学腐蚀性能

4．1．1 电动位极化曲线

4．1．2 交流阻抗

4．1．3 WC-10Co-4Cr涂层的电化学腐蚀机理

4．1．4 WC粒度对涂层耐腐蚀性能的影响

4．2 盐雾性能

4．2．1 WC-10Co-4Cr盐雾腐蚀照片

4．2．2 盐雾腐蚀机理

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间的主要研究成果

致谢